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液晶显示器的成像原理

Admin | 2010-6-3 9:08:07 | 被阅次数 | 18365

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  LCD指的是Liquid Crystal Display,也就是我们俗称的液晶显示器,它较传统CRT显示器而言是一种拥有全新技术的产品。比起传统的CRT显示器LCD的优势很明显,如节能、节省桌面空间等等。但其中最为吸引人的地方就是因为它本身采用的材料有别于传统的CRT显示器所以它非常环保。

  一、液晶显示器的成像原理

  液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display)的显像原理,是将液晶置于两片导电玻璃之间,靠两个电极间电场的驱动,引起液晶分子扭曲向列的电场效应,以控制光源透射或遮蔽功能,在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来,若加上彩色滤光片,则可显示彩色影像。

  在两片玻璃基板上装有配向膜,所以液晶会沿着沟槽配向,由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度,所以液晶分子成为扭转型,当玻璃基板没有加入电场时,光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转,通过下方偏光板,液晶面板显示白色(如下图左);当玻璃基板加入电场时,液晶分子产生配列变化,光线通过液晶分子空隙维持原方向,被下方偏光板遮蔽,光线被吸收无法透出,液晶面板显示黑色(如下图右)。液晶显示器便是根据此电压有无,使面板达到显示效果。

  二、液晶显示器成像的技术参数

  ①LCD的可视角度

  说到可视角度,对于液晶显示器相当重要,如果一台液晶显示器的可视角度只有60度,那么使用者就得不停的改变眼睛的位置,也就是说得不停的转头,才能看到最正常的色彩表现。可视角度的算法是当液晶显示器放在桌面上时,在多大的角度您能清楚的看到屏幕显像,确切的说你当时站在液晶显示器的左右两方各50度时可以看到清楚的画面,那这个LCD的水平可视角度就是100度(可视角度是指左右相加、上下相加的和),垂直可视角度也是如此。

  ②响应时间

  响应时间指的是LCD显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。一般来说分为两个部分--Rising(上升时间)和Falling(下降时间),而我们所说的响应时间指的就是两者之和。一般来说,响应时间越短越好。响应时间越短,用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹,因为按照人眼的反应时间,响应时间如果超过40毫秒,就会出现运动图像的迟滞现象,因此响应时间对于对画面质量要求较高的用户而言,一直是非常关键的采购指标。但从目前来看,大多数液晶显示器在响应时间方面还不能满足用户的要求,这主要是因为受到液晶显示器成像原理的影响。中高档LCD的响应时间大多在25~30毫秒左右,这种LCD在观看文本以及视频(例如VCD/DVD)时基本不会出现拖尾,但在显示高速动态的画面时,还是会有残影。低档LCD的响应时间大多在40~50毫秒左右,用来做文字处理也足够了。

  ③LCD的分辨率和点距

  点距在CRT显示器上的解释是两个相邻像素点之间的最短距离,目前CRT的显示器点距大部分都是0.26-0.2左右,但是目前LCD显示器的设计和技术和CRT不同,以点距多半为0.32-0.297mm左右(仔细看LCD显示器的表面,可以看到一颗一颗的小光点)。

  至于LCD显示器的分辨率解释起来就相当有趣了,显示器的影像主要是图素所组成的点和线所产生,因此图素的多少便是影响分辨率的重要因素了。一般CRT显示器是采用阴极射线,一个支持到1024×768的CTR显示器,它无论在640×480还是800×600的分辨率下,都可以表现出比较出色的色彩画面,但是LCD就不能这样了,因为LCD液晶显示器只支持所谓的“真实分辨率”,其余都是模拟显示,可比喻为一般显像管显示器的最高分辨率。

  所以LCD液晶显示器只有在真实分辨率下才能显示最佳的效果。一但分辨率低于真实分辨率时,图像虽然可以显示,但效果却是难以让人接受,LCD对于真实分辨率的设定,有两种显示方式,按照LCD的设计不同,一种是居中显示,也就是图像显示在屏幕中央,其它没有被显示出来的像素与网格纹,就维持黑暗背景,于是整个画面看起来就好像是居中缩小,而且图像外围还有阴影环绕。另一种显示方式为扩展显示,这种显示方法是将图像扩展至屏幕上的每一个像素,就不会产生阴影边缘环绕,但是一但所设置的分辨率要比真实分辨率低,那么LCD呈现的图像就会受到影响,不但像素容易扭曲,画面的精致清晰也会被破坏,这也是LCD技术先天上比CRT弱的地方。

  ④LCD显示器的刷新率问题

  由于设计原理上的不同,LCD显示器不会像CRT因为刷新率的高低而产生闪烁的状况,对于CRT显示器来说,刷新率关系到画面显示的稳定性,刷新越高画面越不容易闪烁,一般CRT刷新率在72Hz以上,使用者就不会感受到图像明显的闪烁,CRT显示器之所以如此,是因为在于CRT上的荧光质通过电子束的扫描而不断的产生亮暗的光线反应,而此变化的频率若过低,使用者就会察觉出来。对于LCD显示器来说,刷新率在60Hz时画面就能得到比较好的效果了,为什么这么说呢?因为LCD中每个像素都在持续不断的发光,直到不发光的电压改变并被送到控制器中,所以LCD不会有“不断充放电”而引起的闪烁现象。

  ⑤LCD的亮度与对比度

  我们在之前的LCD原理中说过,液晶显示器的显示功能主要是有一个背光的光源,这个光源的亮度控制着整台LCD的画面亮度及色彩的饱和度,理论上来说,液晶显示器的亮度是越高越好,亮度的测量单位为cd/m2(每公尺平方烛光)亦被称作NIT流明。目前TFT屏幕的亮度大部分都是从150Nits起跳,通常情况下200Nits才能表现出比较好的画面,但在CRT上就不太一样,同为150Nits亮度,CRT显示效果就会比LCD好;但在200Nits的亮度下,LCD的画质要比CRT来得艳丽。

  如果LCD屏幕在制造或设计上有暇疵的话,亮度的表现也会大打折扣,一般表现不好的LCD会有四周边缘稍暗的情况,所以在购买LCD时要让屏幕呈现反白的状况,这样就最能看出亮度的差异了。对比度也就是黑与白两种色彩不同层次的对比测量度,好的对比度120:1就可以显示生动、丰富的色彩,对比率高达300:1时便可以支持各阶度的颜色,这样以来画面在我们的肉眼当中就会显得更加丰富生动!

  ⑥坏点

  LCD显示器最怕的就是坏点,所谓的坏点,就是不管屏幕显示出来的图像如何,LCD上某一点永远显示同一种颜色,检查坏点的方式很简单,只要将LCD显示器的亮度及对比度调节到最大,以及调成最小,就可以轻易找出无法显示颜色的坏点。以LCD生产量最大的地区之一台湾LCD检验标准为例,一个LCD显示器中有三个以内的坏点都算是合格的产品;而日本就要严格得多,只能有一个以内的坏点存在,所以两地LCD产品的价格和品质的口碑还是有一定差距的。


该杂文来自: 基础知识杂文

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